Quiz — Druga zasada termodynamiki

Question 1

Czego w tej lekcji wymaga globalna odwracalność przemiany?

Accepted Answer

Aby istniał powrót przywracający układ i całe jego otoczenie bez pozostawienia jakiejkolwiek innej zmiany.

Question 2

Układ zamknięty oddaje 2 400 J termostatowi o temperaturze 300 K. Zmiana jego entropii wynosi ΔS = −6 J/K. Ile wynoszą jego entropia wymieniona S_e i entropia wytworzona S_i?

Accepted Answer

S_e = −8 J/K i S_i = +2 J/K.

Question 3

Ciepło Q = 1 200 J przepływa bezpośrednio z termostatu o temperaturze 600 K do termostatu o temperaturze 300 K. Jaka jest zmiana całkowitej entropii obu termostatów?

Accepted Answer

+2 J/K.

Question 4

Dlaczego zwykła lodówka nie przeczy sformułowaniu Clausiusa?

Accepted Answer

Ponieważ przepływowi ciepła od ciała chłodniejszego do cieplejszego towarzyszy dostarczenie pracy z otoczenia.

Question 5

Gaz doskonały w ilości n moli ulega rozprężaniu Joule'a–Gay-Lussaca od objętości v do objętości V > v w sztywnym, adiabatycznym zbiorniku. Usunięcie przegrody nie zmienia otoczenia. Który bilans jest poprawny?

Accepted Answer

Q = W = ΔU_gas = 0 i ΔS_tot = nR ln(V/v) > 0.

Question 6

Silnik dwutermostatowy działa między 600 K a 300 K i otrzymuje Q_H = 1 000 J w każdym cyklu. Jaka jest maksymalna wartość dostarczanej pracy |W|?

Accepted Answer

500 J.

Question 7

Dwa podukłady o ustalonym składzie mogą niezależnie wymieniać energię i objętość w izolowanej całości. Co można powiedzieć o ich stanie równowagi?

Accepted Answer

T_1 = T_2 i P_1 = P_2.

Question 8

Maszyna cykliczna otrzymuje algebraiczne ilości ciepła Q_k z termostatów o T_k > 0 i wymienia pracę z idealnym źródłem. Które stwierdzenie jest zgodne z nierównością Clausiusa i definicjami z lekcji?

Accepted Answer

Σ_k Q_k/T_k ≤ 0; równość charakteryzuje odwracalność globalną, nie dowodząc odwracalności lokalnej.

Question 9

Jak w lekcji konstruuje się entropię na podstawie równości ∮ δQ_rev/T = 0 dla cykli lokalnie odwracalnych?

Accepted Answer

Definiuje się S(B) − S(A) jako całkę z δQ_rev/T.

Question 10

Które stwierdzenie poprawnie opisuje odwracalność lokalną?

Accepted Answer

Wymaga możliwości odwrócenia każdego etapu ciągu stanów równowagi przez infinitezymalną zmianę więzów.

Question 11

Przemiana nieodwracalna łączy dwa stany równowagi A i B, lecz jej stany pośrednie są dalekie od równowagi. Które stwierdzenie jest poprawne?

Accepted Answer

Zmianę entropii ΔS można obliczyć po lokalnie odwracalnej drodze między A i B, natomiast S_e i S_i zależą od rzeczywistego procesu.

Question 12

Jakiego dokładnie sposobu działania zabrania sformułowanie Kelvina–Plancka?

Accepted Answer

Wykonywania cyklu, którego jedynym skutkiem jest pobranie ciepła Q > 0 z jednego termostatu i dostarczenie otoczeniu W = −Q.

Question 13

Sprężanie quasi-statyczne jest koniecznie lokalnie odwracalne.

Accepted Answer

Fałsz

Question 14

Która kolejność opisuje cykl silnikowy Carnota gazu doskonałego, gdy wszystkie jego gałęzie są lokalnie odwracalne?

Accepted Answer

Rozprężanie izotermiczne przy T_H, odwracalne rozprężanie adiabatyczne, sprężanie izotermiczne przy T_C, a następnie odwracalne sprężanie adiabatyczne.

Question 15

Druga zasada wyznacza termodynamicznie dopuszczalny kierunek przemian, ale sama nie określa czasu ich trwania ani współczynników transportu.

Accepted Answer

Prawda